CN203298740U

CN203298740U - 一种物体立体形变的激光测量系统

Info

Publication number: CN203298740U
Application number: CN2013202412581U
Authority: CN
Inventors: 赵勇; 王知非
Original assignee: Jiangsu Swr Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Swr Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2013-05-07
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2023-05-07

Abstract

本实用新型公开了一种物体立体形变的激光测量系统，包括数据处理模块、激光发射器、激光反射器和激光接收器，所述激光发射器的输入端口与所述数据处理模块连接；所述激光发射器的输出端口与设置于待测物体上的所述激光反射器位置对应；所述激光接收器设置于与所述激光反射器的反射激光覆盖的区域内，所述激光接收器包括横轴激光接收器、纵轴激光接收器和竖轴激光接收器，所述横轴激光器、纵轴激光器和竖轴激光器两两垂直设置。本实用新型操作方便，获取的数据全面，精度高，可以大规模、低廉的应用于桥涵，铁道，承重平台的教学，科研及在线式实际应用。

Description

一种物体立体形变的激光测量系统

技术领域

本发明涉及一种物理立体形变的测量系统，更具体的说，涉及一种物体立体形变的激光测量系统。

背景技术

目前，物体形变传感器系统以直接测量为主，主要方法为千分尺测量、双面镜对射测量和弹性力测量等，上述直接测量的方法往往测试复杂，测试精度低，不能实时跟踪形变值的变化且不适合大规模的教学，科研及实际应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种测试简单、精度高且适合大规模教学使用的物体立体形变的激光测量系统。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种物体立体形变的激光测量系统，包括数据处理模块、激光发射器、激光反射器和激光接收器，所述激光发射器的输入端口与所述数据处理模块连接，用于接收所述数据处理模块传送的电激励控制信号；所述激光发射器的输出端口与设置于待测物体上的所述激光反射器位置对应；

所述激光接收器设置于与所述激光反射器的反射激光覆盖的区域内，所述激光接收器包括接收反射激光水平分量的横轴激光接收器、接收反射激光纵向分量的纵轴激光接收器和接收反射激光竖直分量的竖轴激光接收器，所述横轴激光器、纵轴激光器和竖轴激光器两两垂直设置，同时，所述横轴激光器与所述纵轴激光器形成的平面为水平面；并且，所述横轴激光器、纵轴激光器和竖轴激光器分别与所述数据处理模块连接，用于分别将接收的激光分量传送至所述数据处理模块。

本发明技术方案的进一步限定为，所述激光发射器包括中心轴在同一直线上依次设置的激光固体泵浦发光管、泵浦聚焦透镜、晶体倍频器、扩张透镜、准直透镜和红外滤色器。

进一步地，所述激光发射器还包括与所述激光固体泵浦发光管连接的稳恒电路和激励电路，所述稳恒电路包括三极管Q1和并联于所述三极管Q1基极和发射极之间的电阻R15、稳压管Z1和电容C7；所述激励电路包括三极管Q4、三极管Q11、电阻R12、电阻R38、电阻R10、电阻R6和发光二极管D7，所述三极管Q4的发射极与所述稳恒电路中的三极管Q1的基极连接，所述三极管Q4的的集电极与所述电阻R12连接，所述三极管Q4的的基极与所述电阻R38和所述电阻R10串联后与所述三极管Q11的基极连接；所述三极管Q11的发射极接地，所述三极管Q11的所述发光二极管D7和R6串联后接地。

更进一步地，所述激光反射器为三棱镜。

更进一步地，所述横轴激光接收器、纵轴激光接收器和竖轴激光接收器均包括CCD图像传感器U3，所述CCD图像传感器U3的脚3、脚4和脚5分别连接对信号缓冲处理的CMOS处理电路，所述CCD图像传感器U3的脚21连接双通道运算放大电路。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种物体立体形变的激光测量系统，直接使用激光进行远程测量，直接读出形变的立体特征的三维分量，无需与待测物体接触，操作方便，获取的数据全面，精度高，可以大规模、低廉的应用于桥涵，铁道，承重平台的教学，科研及在线式实际应用，并且可以实时追踪，建立完整的数据库系统。

附图说明

图1为本发明所述的物体立体形变的激光测量系统的框架示意图；

图2为本发明所述的激光发射器的结构示意图；

图3为本发明所述的激光发射器的稳恒电路和激励电路的电路图；

图4为本发明所述的激光反射器的结构示意图；

图5为本发明所述的激光接收器的电路图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的一种物体立体形变的激光测量系统，其框架示意图如图1所示，包括数据处理模块、激光发射器、激光反射器和激光接收器。

所述激光发射器的输入端口与所述数据处理模块连接，用于接收所述数据处理模块传送的电激励控制信号；所述激光发射器的输出端口与设置于待测物体上的所述激光反射器位置对应。激光发射器的结构示意图如图2所示，包括中心轴在同一直线上依次设置的激光固体泵浦发光管1、泵浦聚焦透镜2、晶体倍频器3、扩张透镜4、准直透镜5和红外滤色器6，用于接收数据处理模块传送的电激励控制信号后发送激光波。激光固体泵浦发光管1采用发光管线阵，光源由多个发光二极管发出，其参数为(650nm,5mw)，低功耗，高效能的光功率输出激光波。泵浦聚焦透镜2是一种梯度折射率透镜，由于激光固体泵浦发光管1采用发光管的线阵格式，发光面成条形，两个垂直方向的发射角有较大的差别，如果用普通透镜进行光学聚焦，则结构复杂而庞大，使用泵浦聚焦透镜2，则体积小巧，在透镜的前端由激光固体泵浦发光管1线阵发出光经泵浦聚焦透镜2聚焦，可以得到有较好椭圆度的光斑，然后经晶体倍频器3进行倍频处理，使频率变为发出时的2倍，波长变为发出时的一半，通过扩张透镜4，将激光束进行发散，因为激光束发散角度较大，在平行和垂直于发光面方向的光束发散角相差很大，会形成固有像散的缺点，所以使用准直透镜5对激光束进行消像散，准直处理。红外滤器6将非本波段的激光进行滤除，允许本波段的光通过。

所述激光发射器还包括与所述激光固体泵浦发光管连接的稳恒电路和激励电路，其电路图如图3所示，所述稳恒电路包括三极管Q1和并联于所述三极管Q1基极和发射极之间的电阻R15、稳压管Z1和电容C7，稳压管Z1的型号为LM385-1.2；所述激励电路包括三极管Q4、三极管Q11、电阻R12、电阻R38、电阻R10、电阻R6和发光二极管D7，所述三极管Q4的发射极与所述稳恒电路中的三极管Q1的基极连接，所述三极管Q4的的集电极与所述电阻R12连接，所述三极管Q4的的基极与所述电阻R38和所述电阻R10串联后与所述三极管Q11的基极连接；所述三极管Q11的发射极接地，所述三极管Q11的所述发光二极管D7和R6串联后接地。

激光反射器设置于待测物体上，将接收到的激光波反射。激光反射器为三棱镜，其结构示意图如图4所示，包括两个受光面8和一个反射面7，反射面7上镀有银金涂层。三棱镜自身能够将光线进行全反射，同时将反射面7再次镀上内银外金的镀层，将光线全部反射，使其效率更高，便于用微小功率的激光进行测量。

所述激光接收器设置于与所述激光反射器的反射激光覆盖的区域内，所述激光接收器包括接收反射激光水平分量的横轴激光接收器、接收反射激光纵向分量的纵轴激光接收器和接收反射激光竖直分量的竖轴激光接收器，所述横轴激光器、纵轴激光器和竖轴激光器两两垂直设置，同时，所述横轴激光器与所述纵轴激光器形成的平面为水平面；并且，所述横轴激光器、纵轴激光器和竖轴激光器分别与所述数据处理模块连接，所述横轴激光器将接收的反射激光的水平分量传送至所述数据处理模块，所述纵轴激光器将接收的反射激光的纵向分量传送至所述数据处理模块，所述竖轴激光器将接收的反射激光的竖直分量传送至所述数据处理模块。

所述激光接收器的电路图如图5所示，所述横轴激光接收器、纵轴激光接收器和竖轴激光接收器均包括CCD图像传感器U3，本实施例中，CCD图像传感器U3使用的是TCD1304。所述CCD图像传感器U3的脚3、脚4和脚5分别连接CMOS处理电路，CMOS处理电路对接入信号进行缓冲处理。所述CCD图像传感器U3的脚21连接双通道运算放大电路。CCD图像传感器U3为核心，有3600个光电单元，当光电单元接收到激光光点后，通过电路扫描，本单元会有相应的信号输出，因为每个光电单元之间的间距是固定的，因此，根据有信号输出的所在单元的顺序，就可以求出激光点偏移的距离，从而得到形变量。CMOS处理电路中采用的芯片为74HC14，双通道运算放大电路中采用的放大器的型号为LM324。

本发明的物体立体形变的激光测量系统的工作方法，按如下步骤进行：

（1）激光发射器在电激励状态下发射激光至激光反射器，激光反射器将接收的激光波反射；

（2）激光接收器的横轴激光接收器接收被反射的激光后提取接收到的激光水平分量并将此水平分量传输至数据处理模块，激光接收器的纵轴激光接收器提取接收到的激光纵向分量并将此纵向分量传输至数据处理模块，激光接收器的竖轴激光接收器提取接收到的激光竖直分量并将此竖直分量传输至数据处理模块；

（3）数据处理模块首先记录待测物体在压力为零的情况下的反射激光的横轴位置、纵轴位置和竖轴位置，然后，每次接收到激光接收器传送的横轴分量、纵轴分量和竖轴分量时，都与待测物体在压力为零的情况下的数据进行比较，从而得出待测物体立体形变量。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种物体立体形变的激光测量系统，其特征在于，包括数据处理模块、激光发射器、激光反射器和激光接收器，所述激光发射器的输入端口与所述数据处理模块连接，用于接收所述数据处理模块传送的电激励控制信号；所述激光发射器的输出端口与设置于待测物体上的所述激光反射器位置对应；

所述激光接收器设置于与所述激光反射器的反射激光覆盖的区域内，所述激光接收器包括接收反射激光水平分量的横轴激光接收器、接收反射激光纵向分量的纵轴激光接收器和接收反射激光竖直分量的竖轴激光接收器，所述横轴激光接收器、纵轴激光接收器和竖轴激光接收器两两垂直设置，同时，所述横轴激光接收器与所述纵轴激光接收器形成的平面为水平面；并且，所述横轴激光接收器、纵轴激光接收器和竖轴激光接收器分别与所述数据处理模块连接，用于分别将接收的激光分量传送至所述数据处理模块。

2.根据权利要求1所述的一种物体立体形变的激光测量系统，其特征在于，所述激光发射器包括中心轴在同一直线上依次设置的激光固体泵浦发光管、泵浦聚焦透镜、晶体倍频器、扩张透镜、准直透镜和红外滤色器。

3.根据权利要求2所述的一种物体立体形变的激光测量系统，其特征在于，所述激光发射器还包括与所述激光固体泵浦发光管连接的稳恒电路和激励电路，所述稳恒电路包括三极管Q1和并联于所述三极管Q1基极和发射极之间的电阻R15、稳压管Z1和电容C7；所述激励电路包括三极管Q4、三极管Q11、电阻R12、电阻R38、电阻R10、电阻R6和发光二极管D7，所述三极管Q4的发射极与所述稳恒电路中的三极管Q1的基极连接，所述三极管Q4的的集电极与所述电阻R12连接，所述三极管Q4的的基极与所述电阻R38和所述电阻R10串联后与所述三极管Q11的基极连接；所述三极管Q11的发射极接地，所述三极管Q11的所述发光二极管D7和R6串联后接地。

4.根据权利要求1所述的一种物体立体形变的激光测量系统，其特征在于，所述激光反射器为三棱镜。

5.根据权利要求1所述的一种物体立体形变的激光测量系统，其特征在于，所述横轴激光接收器、纵轴激光接收器和竖轴激光接收器均包括CCD图像传感器U3，所述CCD图像传感器U3的脚3、脚4和脚5分别连接对信号缓冲处理的CMOS处理电路，所述CCD图像传感器U3的脚21连接双通道运算放大电路。